基于自抗扰控制的AUV抗洋流对接研究

洋流和未知干扰的存在影响着自主水下机器人(AUV)对接回收的成功与否,同时保证对接姿态和抗扰能力较为困难。本文提出一种基于自抗扰控制的三段式对接控制方法:在对接首段采用追踪制导,中段采用横向偏差制导,末端采用余弦曲线制导生成期望的航向角度,设计洋流观测器估计并补偿洋流,并针对AUV模型设计自抗扰控制器实现航向角跟踪。在Matlab/Simulink中建立控制模型,在不同洋流和外界随机干扰条件下仿真。仿真结果表明,设计的对接方法在洋流下可有效控制AUV的航向角和横向距离,对外界随机干扰具有一定抵抗能力,能够同时保证对接姿态和抗扰能力。

车辙图像频域分析及星球车车轮滑转率估计方法

在月面环境下车轮滑转影响月球车的运动性能和定位精度,针对星球车车轮滑转率检测问题,提出一种基于车辙图像频域特征的滑转率估计方法。通过分析车轮与土壤相互作用过程与车辙形成机理,建立车辙的时域参数化解析模型。并在车辙构造时域解析模型基础上,通过对车辙图像进行频域分析,建立了基于车辙图像基频特征的车轮滑转率估计模型。此外,介绍了一种适用于该方法的车辙频域特征提取和图像处理技术。通过试验证明,该方法只需检测车辙图像基频便可以实现车轮滑转率非接触式精确估计。采用本方法估计车轮滑转率,相对精度可达3%。

深海长期驻留自主水下机器人系统研究现状与发展趋势

深海环境的长周期监测已成为人类分析和认识海洋生态系统和海洋环境变换过程的必要手段,而深海长期驻留自主水下机器人(LRAUV)系统则是实现深海环境长周期监测的有效装备,成为近年来深海领域的研究热点。本文通过梳理、总结前人的研究,首先对LRAUV系统的含义及其工作模式进行了介绍;对LRAUV系统的典型应用领域进行了分析与展望;然后,对国内外LRAUV系统进行了综述,包括其配置、功能与技术参数等内容,并总结了其发展趋势;最后对LRAUV系统长期生存、基站支撑、AUV自主对接、能源补充及数据传输、探测作业等关键技术的研究现状、难点问题及未来发展方向进行了综述与分析。

基于单目视觉的松软地面星球车车轮滑转率估计

车轮滑转率的估计对星球车的移动控制具有重要的意义,可以帮助星球车进行定位导航,预防沉陷。通过分析两相邻时刻车轮-地面图像,建立车轮滑转率估计模型,提出一种只利用视觉手段估计车轮滑转率的方法。提取车轮-地面图像中高亮度车辙弱边界,利用两相邻时刻获取的车轮-地面图像中的车辙边界,估计车轮前进位移及线速度。提出车轮-地面图像中车轮标记点的提取方法,利用两相邻时刻获取的车轮-地面图像中的车轮标记点,估计车轮旋转角度和角速度。给出另一种利用编码器和车轮-地面图像估计滑转率的方法,对两种方法进行试验测试,试验结果说明两种方法是有效的,滑转率估计误差均低于9%。滑转率估计方法不仅可以帮助星球车在利用车轮-地面图像检测沉陷量的同时,而且能实现对车轮滑转率的估计,能提高从车轮-地面图像中获取的车轮状态信息数量。